JPH01193066A

JPH01193066A - 車両用コントロールユニツトの異常検出装置

Info

Publication number: JPH01193066A
Application number: JP1573788A
Authority: JP
Inventors: Motoyasu Denno; 殿納　基靖
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-01-28
Filing date: 1988-01-28
Publication date: 1989-08-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えばエンジンコントロールユニット等の車
両用コントロールユニットの制御異常を検出する一部に
関する。

（従来の技術）所謂メカトロニクスの分野で、ソフトウェアプログラム
支援の下に制御を行なうマイクロコンピュータが多用さ
れている。そして、制御の多様化に伴なって、マイクロ
コンピュータ自体の規模やソフトウェアの規模も膨大な
ものとなりつつある。

従来では、この膨大なハードウェアの一部に異常が発生
したり、プログラムの一部に不適性部分がある場合に備
えて、これらから帰結される異常状態を検出するのに、
所謂ウォッチドッグタイマ回路をマイクロコンピュータ
回路内（若しくは、外）に設け、このウォッチドッグタ
イマ回路がマイクロコンピュータの動作を監視するよう
にしている。

このウォッチドッグタイマ回路は、一定時間でタイムア
ウトするタイマ回路から構成され、通常は、マイクロコ
ンピュータのソフトウェアの一部に組み込まれたあるサ
ブルーチンが一定時間毎にこのタイマをリセットするよ
うにしている。そして、異常が発生した場合には、この
リセットが行なわれないであろうとの仮定の下に、上記
タイマ回路がタイムアウトしたときは、マイクロコンピ
ュータ（マイクロコンピュータ自体か、そのプログラム
）が異常であると判断して、マイクロコンピュータ自体
をリセットするか、マイクロコンピュータに割り込みを
かけるというものである。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記の異常と判断されるべき一定時間はケー
スバイケースでありケースにより時間幅が異なる。現状
では、前もって考え得るあらゆるケースを想定して、そ
の最大時間を設定している。従って、実際には異常が発
生しているにもかかわらず、上記タイムアウト時刻に至
っていないために、それまでの間は異常を検知できない
で、そのまま制御を続行する可能性がある。

また、プログラムに異常がある場合には、ウォッチドッ
グタイマ回路をリセットするためのクリアサブルーチン
を含んだ形で、プログラムが暴走する場合がある。かか
る場合は、すくなくともウォッチドッグ回路は定期的に
リセットされるために、暴走は検知できない。

（課題を解決するための手段）上記の問題は一般のマイクロコンピュータ回路による制
御全てに係るものであるが、本願の発明者は、自動車等
の車両の場合、それに用いられているコントロールユニ
ットが、例えばクランク角センサ出力等の回転に関連し
て発生する信号に基づいて、この信号に密接に関連した
、例えば燃料噴射信号２点火時期信号等の制御信号等を
出力しているという点に鑑みて、次のような構成の発明
を成した。

即ち、上記課題を達成するための本発明の構成は、エン
ジンの回転に関連して発生する回転信号を入力し、この
回転信号に基づき所定の制御仕様に従って車両制御を行
なうための制御信号を出力する車両用コントロールユニ
ットのための異常検出装置において、前記回転信号を入
力して計数する第１の計数手段と、前記制御信号を入力
して計数する第２の計数手段と、これらの計数手段の出
力を比較して、これらの計数手段の出力が前記制御仕様
に従った所定の関係にあるときに上記車両用コントロー
ルユニットを正常と判定し、ないとぎに異常と判定する
判定手段とを具偏したことを特徴とする。

（実施例）以下添付図面を参照して、本発明を４気筒の燃料噴射式
自動車エンジンに適用した場合の実施例を説明する。

第１図は、４気筒エンジンに用いられるコントロールユ
ニットとその異常を検出するための検出回路との接続並
びに、それらと、外部のセンサ等との接続の概観を示す
ものである。図中、エンジン本体は不図示であるが、１
はエンジン始動スイッチ、２．３は夫々不図示のクラン
ク軸に取付けられたクランク角センサ並びに気筒判別セ
ンサである。これらのセンサからの出力信号はクランク
角信号であるＣ＾、そして気筒判別信号Ｃ７である。４
８〜４ｄは夫々各気筒に燃料を噴射するためのインジェ
クタである。５はイグナイタ、６は点火コイル、７はデ
ィストリビュータ、８ａ〜８ｄは夫々各気筒のための点
火プラグである。

１０はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）であり
、このＥＣＵＩＯによる主な制御は、クランク角信号Ｃ
Ａ、気筒信号ＣＹ等からエンジン回転数及び制御タイミ
ング等を演算し、さらに、これらの信号と、不図示のエ
アフローメータから得られる吸気量信号Ｑ、とを用いて
、燃料噴射量信号（τ１〜で４）を計算し、各インジェ
クタ（４ａ〜４ｄ）に上記タイミングで燃料を噴射させ
る燃料噴射制御と、クランク角信号ＣＡ、気筒信号ＣＹ等から、点火時期タ
イミング（ＩＱ）を演算し、イグナイタ５に出力する点
火時期制御である。

これら２つの燃料噴射制御並びに点火時期制御は周知な
ものであり、この点に、本実施例の特徴があるわけでは
ない、要は、自動車のエンジン制御においては、燃料噴
射量信号（τ、〜τ４）と点火時期タイミング（Ｉ（１
）等のパルス信号の周期が、クランク角信号ＣＡ、気筒
信号ＣＹ等のエンジン回転に関連して発生するパルス信
号の周期と密接に関連しているということである０例え
ば、上記実施例のような４気筒エンジンの場合、クラン
ク角信号Ｃ＾が各気筒のＴＤＣで発生するものとすれば
、正常時、燃料噴射はクランクの２回転当りに２回行な
われ、即ち、ＣＡが４パルス発生する毎に、噴射パルス
τが２回発生される。

同じく、クランク角信号ＣＡの４パルス当り、点火パル
ス■。も２パルスである。そして、本実施例の特徴は、
ＥＣＵＩＯに異常が発生した場合は、上記入力信号パル
スと、出力である制御信号との間の特定の関係（この関
係は、エンジン制御の設計基本であり、以降ｒ制御仕様
１と呼ぶこととする）が崩れるので、その関係を、異常
検出回路２０が監視していて、そして、パルス間の関係
が崩れたときをもって、異常と判定するのである。

第２図は、この異常検出回路２０内の個々の構成要素（
２１〜２９）と、ＥＣＵＩＯ内のマイクロコンピュータ
１１との信号の接続関係を示したものである。尚、第２
図の回路例では、クランク角信号ＣＡと噴射信号での夫
々の発生周期（パルス数）を監視して異常検出を行なう
ものを示す。

従って、クランク角信号ＣＡと点火信号ｌ。どの関係に
も基づいて異常検知しようとすれ！（、第２図回路と実
質的に同一な回路をもう一組設けて、監視を行なうよう
にする。その場合、点火信号Ｉ（Ｉと噴射信号でとでは
位相的なずれがあつ、ても、そのずれは後述の２つのカ
ウンタによって吸収される。

第２図回路の構成について説明する一カウンタ２４は噴
射信号でのパルス数を計数する。カウンタ２７はクラン
ク角信号ＣＡのパルス数を計数する。マイクロコンピュ
ータリセット回路２９は、カウンタ２４とカウンタ２７
とにおいて、前記ｒ制御仕様１を超える状態が発生した
ときに、マイクロコンピュータ１１に対してリセット信
号（信号■）を送出する動作を行なう、カウンタリセッ
ト回路２１は、マイクロコンピュータリセット回路２９
による上記のリセット動作の後に、マイクロコンピュー
タ１１からの正常復帰信号（リセット解除信号［株］）
を受けて、カウンタ２４，２７及びフリップフロップ（
Ｆ／Ｆ）２８を初期化（即ち、リセット状態）するため
の信号■を発生する。

フリップフロップ２８は、噴射信号でとクランク角信号
ＣＡとが上述のｒ制御仕様１に合致した関係にあるか否
かを判断するタイミングを作るもので、即ち、ＣＡ信号
４つが発生する時間内にて信号２つが発生するときは、
この時間毎にセット／リセットを繰り返す、Ｄタイプの
フリップフロップ２８は、カウンタ２４の計数値が“２
“に達し、且つカウンタ２７の計数値が４に達したとき
にセットされる。即ち、信号■←１−（カウンタ２４＝２）＊（カウンタ２７−４）であり、リセットは、カウンタ２７の計数値が“４“に
達して、遅延回路２２による遅延時間分だけ遅れてリセ
ットする。即ち、信号■によりリセットされる。カウン
タ２４のリセットはフリップフロップ２８のリセットと
同時に信号■によって行なわれる。フリップフロップ２
８がセットすると、フリップフロップ２フのＱ出力の遅
延回路２５の遅延時間分だけ遅れた信号■がカウンタ２
７をリセットする。かくして、遅延回路２２はカウンタ
２４のリセット信号■のパルス幅分遅延させ、遅延回路
２５はカウンタ２フのリセット信号■のパルス幅分だけ
遅延させる。

マイクロコンピュータリセット回路２９は、カウンタ２
４のｒＮ＞２Ｊ出力（■）とカウンタ２７１７）ｒＮ＞
４Ｊ出力（■）のいずれかが１”になったときにマイク
ロコンピュータ１１のためのリセット信号■を発生する
。正常にマイクロコンピュータが動作している限りは、
前述したように、クランク角信号ＣＡが４つ発生する間
に噴射信号でか２つ発生する。この「制御仕様１が守ら
れている限りは、フリップフロップ２８がセットされる
ことにより、カウンタ２４，２７とがリセットされるの
で、カウンタ２４の計数値が“２”を超えることも、カ
ウンタ２７が“４”を超、えることもない。

クランク角センサ２が正常に作動していることを前提に
すれば、信号■が“１”になるときとは、噴射信号でか
前記ｒ制御仕様Ｊよりも数多く発生したような異常なエ
ンジン制御がなされたがことを意味し、信号■が“１“
になるときとは、噴射信号τが前記ｒ制御仕様１よりも
数少なく発生したような異常なエンジン制御がなされた
ことを意味する。

次に、以下の４通りの状態を想定して、第２図回路によ
る異常判定動作を、第３図〜第５図を参照して、更に詳
細に説明する。

〈始動モード〉始動モードでは、クランク角信号Ｃ＾のパルス数と噴射
信号τのパルス数との関係が正常時の動作仕様と異なる
。エンジン始動時は、一般には、始動性を向上させるた
めに、全気筒について、毎回転毎回噴射を行なっている
。即ち、始動時はｒ制御仕様Ｊと合わない。このための
誤動作を防止するために、カウンタリセット回路２１は
始動信号を入力すると、その間クリア信号をカウンタ２
４．２７、フリップフロップ２８に送出する。従って、
始動時は異常検出を行なわない。

〈正常運転時〉・・・第３図ＥＣＵＩＯが正常に機能していると、カウンタ２４が２
回目の噴射信号パルスτまで計数すると、信号のが“１
”となる（タイミング■）、−方、カウンタ２７は４回
目のクランク角信号パルスＣＡを計数して、信号■が“
１”となる（タイミング■）。この時点では、３回目の
噴射パルスでは発生されていないのでカウンタ２４は“
２″に留まっており、従って、信号■はフリップフロッ
プ２８をセットする（タイミング■）。同時に、信号■
は遅延回路２２を経てカウンタ２４をクリアする。フリ
ップフロップ２８がセットすると、信号■が“１“にな
り、遅延回路を経てカウンタ２７をクリアする。２つの
カウンタはオーバーカウントする前に相互にクリアしあ
い、このときマイクロコンピュータリセット回路は作動
しない０以上が１サイクルの動作である。

〈異常時の動作〉・・・第４図第４図に噴射信号τがｒ制御仕様」より少ない場合の各
信号のタイミング図を示す。

この場合は、噴射信号でか２回発生されるよりも、先ず
４回目のクランク角信号パルスＣＡが先に発生する。こ
の４回目のＣＡで信号■が“１”となる、信号■は遅延
回路２２を経てカウンタ２４をクリアしよう・とする、
噴射信号でか少ないときは、カウンタ２４がＮ＝２に達
するのが遅いから、フリップフロップ２８のクロック入
力（信号■）が“１″になったときは、カウンタ２４の
Ｎ＝２出力は“０“であるから、フリップフロップ２８
はリセットしたままであり、従って、カウンタ２７は信
号■によってリセットされない。そして、５回目のクラ
ンク角信号パルスＣＡでカウンタ２８はオーバーカウン
トとなり、信号■が“１”となる（タイミング■）。こ
の結果、マイクロコンピュータリセット回路２９が作動
し、リセットパルス■をマイクロコンピュータ１１へ送
出する。同時に、このリセットパルスにより、カウンタ
リセット回路２１が作動し、各カウンタをクリア状態に
する（タイミング■）。

マイクロコンピュータ１１はリセットされ再スタート後
に、カウンタリセット解除パルス［相］を送出し、各カ
ウンタのクリア状態を解除する。

（異常時の動作）・・・第５図第５図に、噴射信号でか仕様より多い場合の各信号のタ
イミング図を示す。

この場合は、クランク角信号パルスＣＡが４つ発生する
よりも先に、噴射信号τが２回発生される。先ず、２回
目の噴射信号パルスでで信号■が“１”となる。次に３
回目の噴射信号パルスでか発生したとき、クランク角信
号パルス数ＣＡは２回目の達していないから、カウンタ
２４はクリアされていないため、カウンタ２４はオーバ
ーカウントとなり、信号■が“１″となる。この結果、
マイクロコンピュータリセット回路２９が作動し、リセ
ットパルス■が送出される。同時に、このリセットパル
ス■により、カウンタリセット回路２１が作動し、各カ
ウンタをクリア状態にする。マイクロコンピュータ１１
はリセットされ、再スタート後、カウンタリセット解除
パルス［相］が送出され、各カウンタのクリア状態を解
除する。

〈他の実施例〉上記実施例では、エンジンからの出力信号として、クラ
ンク角信号ＣＡ％マイクロコンピュータの出力信号とし
て噴射信号τを採用した。しかし、エンジン回転に対応
して周期的に発生する信号であれば、本発明に同様に利
用できる０例えば、噴射信号Ｃ＾の代わりに、点火信号
ＩＱを利用することも可能であり、クランク角信号ＣＡ
の代わりに気筒判別信号ＣＹを利用してもよい。

尚、上記実施例では、検出回路２０とＥＣｕ　ｔｏとは
別個のハードウェアとして表わしたが、当然のことなが
ら、これらの回路はＬＳＩとして同じウェーハ上に形成
してもよい。

また、さらに、噴射信号は、マイクロコンピュータが正
常に動作していても、減速時等のように出力されない場
合もあれば、加速時の非同期噴射のように、エンジン回
転とは無関係に出力される場合もある。従って、前者の
場合であれば、噴射カット時に、マイクロコンピュータ
の他のポートから以降検出回路のみに疑似噴射信号を出
力して、誤検出を防止する。また、前者の場合には、非
同期噴射信号を異常検出回路に入力しないようにして、
誤検出を防止する。

〈発明の効果）以上説明したように本発明の車両用コントロールユニッ
トの異常検出装置によれば、該コントロールユニットと
は独立に生成される例えばクランク角信与等の回転信号
と、この回転信号と所定の関係を有するように所定の制
御仕様で発生される制御信号とを入力して、上記回転信
号ト制御信号との間の上記仕様が満たされているかをコ
ントロールユニットとは別個独立に調べることにより、
コントロールユニットの異常を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の異常検出回路とＥＣＵと
の関係を示す図、第２図は異常検出回路の詳細回路図、第３図〜第５図は異常検出回路の動作を説明するタイミ
ングチャートである。図中、１・・・イグニッションキー、２・・・クランク角セン
サ、３・・・気筒センサ、４ａ〜４ｄ・・・インジェク
タ、５・・・イグナイタ、６・・・点火コイル、７・・
・ディストリビュータ、８・・・点火プラグ、１・・−
ＥＣＵ。１１・・・マイクロコンピュータ、２０・・・異常検出
回路、２１・・・カウンタリセット回路、２２．２５・
・・遅延回路、２３．２６・・・ＯＲ回路、２４．２７
・・・カウンタ、２８・・・フリップフロップ、２９・
・・マイクロコンピュータリセット回路である。第５図Ｉさへ　　　　　　　　　　　　　　　味

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンの回転に関連して発生する回転信号を入
力し、この回転信号に基づき所定の制御仕様に従つて車
両制御を行なうための制御信号を出力する車両用コント
ロールユニツトのための異常検出装置において、前記回転信号を入力して計数する第１の計数手段と、前記制御信号を入力して計数する第２の計数手段と、これらの計数手段の出力を比較して、これらの計数手段
の出力が前記制御仕様に従つた所定の関係にあるときに
上記車両用コントロールユニツトを正常と判定し、ない
ときに異常と判定する判定手段とを具備したことを特徴
とする車両用コントロールユニツトの異常検出装置。